Durch den Einsatz
von Schattierungsmodellen soll die Darstellung dreidimensionaler Objekte
realistisch wirken. Theoretisch werden die besten Ergebnisse erzielt,
wenn jeder sichtbare Punkt auf der Oberfläche eines dreidimensionalen
Objekts durch die Modelle der indirekten Beleuchtung berechnet wird. Praktisch
ist dieses Verfahren zu aufwendig, da zu jedem Punkt der Oberfläche seine
Flächennormale N ermittelt werden muss (s.
Beleuchtung), wodurch Echtzeitberechnungen nicht möglich sind.
Im Folgenden
werden verschiedene Modelle vorgestellt, die versuchen eine möglichst
realistisch wirkende Szene zu beschreiben. Allen Modellen ist gemein,
dass die sichtbaren Oberflächen in Polygone zerlegt werden (siehe Applet
1), deren Flächen dann konstante oder interpolierte Farbwerte erhalten.
Bei der konstanten
Schattierung
wird für jede Polygonfläche die Beleuchtungsformel einmal berechnet und
dann mit diesem Wert schattiert. Die Quallität des Resultats hängt
von der Größe der gewählten Polygone ab. Werden sie zu groß gewählt, wirken
gewölbte Oberflächen facettiert.
Um das Ergebnis zu verbessern, wurden die Interpolationsverfahren von
Gouraud
und Phong eingeführt. Bei dem Verfahren
von Gouraud werden die Beleuchtungswerte an den Eckpunkten jeder Polygonfläche
bestimmt. Anhand dieser Intensitätswerte werden durch Mittelwertbildung
alle Punkte innerhalb der Fläche berechnet. Das Resultat ist ein kontinuierlicher
Intensitätsverlauf auf der Oberfläche und eine Reduktion der Facettierung.
Nachteilig an diesem Modell ist die fehlende Spiegelung. Das von Phong
eingeführte Verfahren erreicht diesen Effekt durch die Interpolation der
Normalenvektoren an den Polygonecken.
